Ахмедсафин, Сергей Каснулович. Исследование и разработка методов и технологий разработки сенон-туронских газовых залежей севера Западной Сибири

Краткое описание

Ахмедсафин, Сергей Каснулович. Исследование и разработка методов и технологий разработки сенон-туронских газовых залежей севера Западной Сибири : диссертация ... кандидата технических наук : 25.00.17 / Ахмедсафин Сергей Каснулович; [Место защиты: Тюмен. гос. нефтегаз. ун-т].- Тюмень, 2013.- 83 с.: ил. РГБ ОД, 61 14-5/1412

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «ТЮМЕННИИГИПРОГАЗ» (ООО «ТЮМЕННИИГИПРОГАЗ»)

U^UI «ГОІЛ
АХМЕДСАФИН СЕРГЕИ КАСНУЛОВИЧ
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ СЕНОН-ТУРОНСКИХ ГАЗОВЫХ ЗАЛЕЖЕЙ СЕВЕРА
ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Специальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация
нефтяных и газовых месторождений
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель — кандидат технических наук,
Красовский А.В.
Тюмень-2013
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 5
РАЗДЕЛ 1. ОБЗОР НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ РАЗРАБОТКИ СЕНОН-ТУРОНСКОГО ГАЗОНОСНОГО КОМПЛЕКСА. 10
1.1 Особенности выработки трудноизвлекаемых запасов газа 10
1.2 Характеристика продуктивности скважин, пробуренных на туронские отложения 17
1.2.1 Общие сведения 17
1.2.2 Заполярное месторождение 19
1.2.3 Южно-Русское месторождение 23
1.2.4 Медвежье месторождение 26
1.3 Технологии и методы, применяемые при эксплуатации залежей с трудноизвлекаемыми запасами газа 27
1.3.1 Общие сведения 27
1.3.2 Южно-Русское месторождение 28
1.3.3 Медвежье месторождение 31
1.4 Методы повышения интенсификации отборов газа 33
1.4.1 Общие сведения 33
1.4.2 Гидроразрыв пласта 34
1.4.3 Горизонтальное бурение скважин 35
1.4.4 Радиальное бурение скважин 37
1.4.5 Бурение многозабойных скважин 40
1.5 Выводы по первому разделу 43
РАЗДЕЛ 2. ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ И
КОНСТРУКЦИИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИН НА СЕНОН- ТУРОНСКИЕ ГАЗОВЫЕ ЗАЛЕЖИ С УЧЕТОМ ОПЫТА
СТРОИТЕЛЬСТВА И ОПРОБОВАНИЯ 46
2.1 Постановка задачи 46
2.2 Профили скважин 47
2.3 Конструкции скважин 48
2.4 Обоснование профилей скважин для дальнейшего проектирования 50
2.4.1 Моделирование потерь, возникающих вследствие газожидкостного дрейфа потока 50
2.4.2 Анализ и воспроизведение исследований в разведочных скважинах, определение продуктивных характеристик проектных скважин 59
2.5 Обоснование эффективных технологических подходов к совместной промышленной разработке сенон-туронских и сеноманских залежей .. 68
2.5.1 Особенности техники и технологии добычи углеводородов на разрабатываемой туронской залежи газа Южно-Русского месторождения 68
2.5.2 Обоснование компоновки эксплуатационных скважин 71
2.6 Выводы ио второму разделу 80
РАЗДЕЛ 3. МЕТОДИКА ОПТИМАЛЬНОЙ РАССТАНОВКИ СКВАЖИН СО СЛОЖНЫМИ ПРОФИЛЯМИ 83
3.1 Постановка задачи 83
3.2 Теоретические основы, методы и новые научные направления и решения по оптимизации задачи оптимального расположения проектного фонда скважин 84
3.3 Создание программы «Оптимизация размещения проектного фонда скважин» 92
3.3.1 Описание программной утилиты 92
3.3.2 Построение карты качества 93
3.3.3 Расстановка кустов 94
3.3.4 Распределение шаблонов скважин 98
3.3.5 Определение траектории скважин 100
3.3.6 Автоматический выбор параметров размещения шаблонов и траекторий скважин в кусте 103
3.3.7 Расчет на прогноз 106
3.3.8 Интерфейс и описание хода работы программы 106
3.4 Выводы по третьему разделу 113
РАЗДЕЛ 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СЦЕНАРИЕВ РАЗРАБОТКИ 116 ТУРОНСКОЙ И СЕНОМАНСКОЙ ЗАЛЕЖЕЙ ЗАПОЛЯРНОГО НГКМ ...
4.1 Обоснование сценариев разработки туронской залежи Заполярного НГКМ 116
4.2 Технологические показатели сценариев разработки туронской газовой залежи 118
4.3 Технико-экономическая оценка сценариев разработки туронской залежи Заполярного НГКМ 123
4.3.1 Исходные данные для расчета технико-экономической оценки 123
4.3.2 Технико-экономический анализ сценариев разработки 128
4.4 Интегрированная геолого-технологическая модель сеноманской и туронской залежей Заполярного НГКМ с учетом состояния обустройства 132
4.5 Проектирование совместной эксплуатации сеноманской и туронской залежей Заполярного НГКМ 142
4.5.1 Обоснование сценариев совместной разработки 142
4.5.2 Технологические показатели сценариев совместной эксплуатации туронской и сеноманской газовых залежей 143
4.6 Технико-экономическая оценка сценариев совместной эксплуатации сеноманской и туронской залежей Заполярного НГКМ 151
4.6.1 Общие положения 151
4.6.2 Технико-экономические показатели разработки сеноманской залежи 151
4.6.3 Технико-экономические показатели разработки туронской залежи для совместной эксплуатации 153
4.6.4 Технико-экономические показатели совместной эксплуатации сеноманской и туронской залежей 155
4.6.5 Анализ рисков 157
4.7 Выводы по четвертому разделу 158
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 161
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 162
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы
Большая часть добываемых запасов природного газа на севере Западной Сибири приходится на сеноманские залежи, наиболее значимые из которых (Медвежье, Ямбургское, Уренгойское и др. месторождения) находятся в стадии падающей добычи.
Одним из способов сохранения энергетического потенциала региона является добыча трудноизвлекаемых запасов газа, к которым можно отнести запасы газа сенон-туронских залежей, приуроченных к верхнему мелу.
Сегодня ввод в разработку этих залежей осложняется из-за их относительно низкой продуктивности. По сенон-туронским газонасыщенным отложениям практически отсутствует опыт добычи газа в промышленных масштабах. Достаточно успешный опыт строительства и эксплуатации экспериментальной двухзабойной скважины, предназначенной для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, получен на Южно- Русском месторождении. Однако опыт первых лет эксплуатации показывает, что реализованная конструкция скважины не решает всех проблем успешного освоения турона, в частности выноса жидкости с забоев. Для эффективной разработки таких объектов и достижения необходимого уровня рентабельности необходимо применять инновационные технологии добычи, учитывать существующую газодобывающую инфраструктуру, опыт строительства и эксплуатации скважин сложной архитектуры, использовать современные методы математического моделирования, что и определяет актуальность данной работы.
Цель работы
Повышение эффективности разработки газовых месторождений севера Западной Сибири за счет создания новых методов освоения сенон- туронских продуктивных отложений и обоснования способов их совместной эксплуатации с сеноманскими газовыми залежами.
Основные задачи исследований
1. Анализ существующих методов и технологий разработки газовых залежей с ухудшенными фильтрационно-емкостными свойствами.
2. Исследование и разработка методов одновременной эксплуатации нескольких газоносных пластов, значительно различающихся по запасам и продуктивности.
3. Обоснование оптимального профиля эксплуатационных скважин, обеспечивающего увеличение газоотдачи сенон-туронских отложений, с помощью современных методов геолого-технологического моделирования.
4. Разработка методики проектирования оптимальной схемы размещения газовых скважин с учетом фильтрационно-емкостных свойств продуктивных пластов.
5. Обоснование и выбор наиболее эффективного способа совместной эксплуатации туронской и сеноманской газовых залежей на примере Заполярного нефтегазоконденсатного месторождения (НГКМ).
6. Технико-экономическая оценка эффективности авторских решений по разработке верхнемеловых газовых залежей на примере Заполярного НГКМ.
Объект и предмет исследования
Объектом исследования являются сенон-туронские газоносные пласты месторождений севера Западной Сибири, предметом исследования - теоретические основы, технологии и методы разработки трудноизвлекаемых запасов газа.
Научная новизна выполненной работы
1. Новые научно-технические и технологические решения, позволяющие повысить эффективность добычи газа в осложненных условиях за счет использования единой промысловой инфраструктуры для нескольких газовых залежей с разными фильтрационно-емкостными характеристиками.
2. Алгоритм, позволяющий оптимизировать схему размещения газовых скважин с учетом фильтрационно-емкостных свойств залежи, профиля ствола скважины и максимального охвата дренированием на всех этапах разработки.
3. Впервые для добычи сенон-туронского газа в Западной Сибири предложены и обоснованы профили скважин с восходящим стволом, позволяющие обеспечить оптимальные технологические режимы, повысить продуктивность скважин и конечную газоотдачу из залежи.
Практическая ценность и реализация
1. Методика обоснования схемы размещения скважин и методика расчета профиля ствола скважины в пласте использованы при проектировании разработки туронской газовой залежи Южно-Русского месторождения. Протоколом центральной комиссии разработки «Роснедра» утверждено решение о бурении скважины с восходящим стволом, что позволит в 2-3 раза повысить ее производительность и увеличить коэффициент извлечения газа.
2. Апробация разработанного алгоритма, реализованного в программном продукте «Оптимизация размещения проектного фонда скважин», осуществлена в рамках проектных документов, при обосновании схемы размещения скважин на Северо-Каменномысском газоконденсатном месторождении, расположенном в акватории Обской губы, и на туронской залежи Заполярного НГКМ.
3. Основные результаты работы вошли в проект на строительство туронских скважин Южно-Русского месторождения.
Основные защищаемые положения
1. Мето дика оптимизации схемы размещения эксплуатационных скважин на площади залежи, позволяющая повысить степень извлечения газа из пласта.
2. Методика выбора профилей забоев скважин, позволяющая обеспечить увеличение их производительности и срок безводной эксплуатации.
3. Новые научно-технические решения, обеспечивающие одновременную эксплуатацию залежей с разными фильтрационно-емкостными характеристиками, самостоятельными сетками скважин и совместной эксплуатации наземного оборудования.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности
Тема диссертации соответствует паспорту заявленной специальности, а именно, пункту 4 «Технологии и технические средства добычи и подготовки скважинной продукции, диагностика оборудования и промысловых сооружений, обеспечивающих добычу, сбор и промысловую подготовку нефти и газа к транспорту, на базе разработки научных основ ресурсосбережения и комплексного использования пластовой энергии и компонентов осваиваемых минеральных ресурсов» и пункту 5 «Научные основы компьютерных технологий проектирования, исследования, эксплуатации, контроля и управления природно-техногенными системами, формируемыми для извлечения углеводородов из недр или их хранения в недрах с целью эффективного использования методов и средств информационных технологий, включая имитационное моделирование геологических объектов, систем выработки запасов углеводородов и геолого-технологических процессов».
Апробация результатов работы
Результаты диссертационной работы и ее основные положения докладывались и обсуждались на: научно-технических советах
ООО «ТюменНИИгипрогаз» (г. Тюмень, 2010-2013 гг.), ОАО «Газпром» (г. Москва, 2008-2012 гг.); семинарах кафедры «Разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений» ТюмГНГУ (г. Тюмень, 2013 г.); международном газовом конгрессе (г. Буэнос Айрес, 2009 г.); второй научной конференции «Базы данных, инструменты и информационные основы полярных геофизических исследований» (г. Троицк, 2012 г.); Международной научно-практической конференции ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (г. Москва, 2012 г.); заседаниях Западно-Сибирской нефтегазовой секции Центральной комиссии по согласованию технических проектов разработки углеводородного сырья Федерального агентства по недропользованию (г. Тюмень, 2012-2013 гг.) и V научно-практической конференции ОАО «СевКавНИПИгаз» (г. Ставрополь, 2013 г.).
Публикации
Результаты выполненных исследований отражены в 15 печатных работах, в том числе в 7 изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура работы
Диссертационная работа изложена на 173 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц, 89 рисунков. Состоит из введения, четырех разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников из 105 наименований.

Список литературы

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Анализ существующих методов и технологий разработки залежей с трудноизвлекаемыми запасами газа позволяет утверждать, что на сегодняшний день отсутствует методика оптимизации схемы размещения и профиля забоев эксплуатационных скважин для эффективной добычи газа из сенон-туронских залежей.
2. Совместная эксплуатация скважин на сенон-туронские и сеноманские газовые залежи не эффективна из-за значительных ограничений, связанных с режимами работы скважин.
3. Автором установлено, что наиболее эффективным способом проводки эксплуатационных скважин, вскрывающих газонасыщенные пласты с пониженными ФЕС, является восходящий профиль ствола. При этом башмак насосно-компрессорной трубы располагается в нижней точке траектории, что обеспечивает стабильный вынос жидкости и долговременную безводную эксплуатацию. Скважины должны оборудоваться противопесочным фильтром по длине продуктивного интервала.
4. Предложенная автором методика позволяет оптимизировать схему размещения эксплуатационных скважин с учетом ФЕС залежи, профиля скважины и положения забоев, что дает потенциал наибольшего вовлечения периферийных запасов газа, обеспечивает стабильные технологические режимы работы скважин, увеличивает дебит одной скважины в 2-3 раза и накопленную добычу газа на 10 %.
5. Разработка туронской залежи Заполярного месторождения самостоятельной сеткой однозабойных скважин с восходящими профилями стволов позволит получить рентабельные уровни годовых отборов газа и наиболее эффективно вовлечь в разработку запасы углеводородного сырья.
6. Эффективная разработка сенон-туронских залежей возможна только в условиях совместной эксплуатации уже построенных для добычи сеноманского газа наземных объектов добычи и скорейшего ввода данных залежей в промышленную разработку.
7. Технико-экономическая оценка показала, что, не смотря на низкие ФЕС и дебиты скважин, разработка сенон-туронских залежей севера Западной Сибири рентабельна.
1. Francis Ghiles: Algeria: A strategic gas partner for Europe / Journal of Energy Security, 19 Feb, 2009.
2. Закон «Об энергетической стратегии России на период до 2030 года». - М.: «Собрание законодательства РФ», 2009.
3. Распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 № 1715-р: «Энергетическая стратегия России на период до 2030 года». - М.: Собрание законодательства Российской Федерации, 2009, № 48 ст. 5836.
4. Приказ Министерства природных ресурсов Российской Федерации от 07.02.2001 № 126: «Об утверждении Временных положения и
классификаций», - М.: «Собрание законодательства РФ», 2001.
5. Р Газпром 2-3.3-303-2009 Руководство по исследованию природных газоконденсатных систем с целью подсчета балансовых и извлекаемых запасов компонентов природного газа, проектирования, анализа и контроля за разработкой месторождений ОАО «Газпром» (утвержден 18.11.2008 ОАО «Газпром»), - М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2009 г.
6. Мерзлаков В.Ф.: Обоснование и совершенствование технологий разработки месторождений с трудноизвлекаемыми запасами, - М.: ОАО «ВНИИнефть», 2003, - 158 с.